Тепловой насос вода вода – принцип действия, виды, особенности обустройства

Содержание

стоимость, расчет мощности, топ 5 лучших насосов

Тепловой насос «воздух-вода» для дома

Отопление дома с помощью низкопотенциальных источников тепловой энергии на первый взгляд вызывает массу сомнений и нареканий. Практика опровергает все доводы против таких источников тепловой энергии, показывая эффективность и экономичность подобных систем. Рассмотрим один из вариантов конструкции теплового насоса «воздух-вода», позволяющий использовать совершенно бесплатный и неиссякаемый ресурс — атмосферный воздух. Работу теплового насоса «вода-вода» мы рассмотрели в этой статье.

Тепловые насосы, работающие по схеме «воздух-вода», относятся к группе аэротермальных конструкций. Они обеспечивают нагрев теплоносителя в системе отопления дома, источником тепловой энергии для которого является наружный воздух. Возможна также подача воды для системы ГВС.

Особенностью систем «воздух-вода» является сильная зависимость температур теплоносителя в системе отопления от температуры источника — наружного воздуха. Эффективность подобного оборудования постоянно изменяется как в сезонном отношении, так и в погодных условиях. В этом проявляется существенное отличие аэротермальных систем от геотермальных комплексов, чья работа стабильна в течение всего срока службы и не зависит от внешних условий.

Кроме того, тепловые насосы типа «воздух-вода» способны как обогревать, так и охлаждать воздух в помещениях, что делает их востребованными в регионах с относительно холодными зимами и жарким летом. В целом, использование подобных систем наиболее эффективно в относительно теплых районах, а для северных областей требуется дополнительные средства обогрева (обычно используются электронагреватели).

Как работают тепловые насосы воздух-вода?

В основе работы теплового насоса типа «воздух-вода» положен принцип Карно. Говоря более понятным языком, используется конструкция фреонового холодильника. Хладагент (фреон) циркулирует в замкнутой системе, проходя последовательно стадии:

  • испарения, сопровождающегося сильным охлаждением
  • подогрева от тепла поступающего наружного воздуха
  • сильного сжатия, при котором его температура становится высокой
  • конденсации с переходом в жидкое состояние
  • прохода через дроссель с резким падением давления и испарением

Для нормальной циркуляции хладагента необходимо иметь два отделения — испаритель и конденсатор. В первом температура низкая (отрицательная), для нагрева используется тепловая энергия из воздуха окружающей среды. Второе отделение служит для конденсирования хладагента и передачи тепловой энергии в теплоноситель системы отопления.

По сути, тепловой насос — это два теплообменника, соединенные между собой и совместно обеспечивающие непрерывный цикл Карно — сжатие газа с переходом в жидкую фазу с выделением большого количества тепла и его расширение с испарением и охлаждением.

Роль поступающего извне воздуха — передача тепла в испаритель, где температура очень низкая и требует повышения для предстоящего сжатия. Тепловая энергия воздуха имеется даже при отрицательных температурах и сохраняется до тех пор, пока не произойдет понижение температуры до абсолютного нуля. Низкопотенциальные источники тепловой энергии позволяют получать высокую эффективность системы, но при сильном понижении наружной температуры до -20°C или – 25°C система останавливается и требует подключения дополнительного источника обогрева.

Достоинства и недостатки

Достоинствами тепловых насосов «воздух-вода» являются:

  • простота установки, отсутствие земляных работ
  • источник тепловой энергии — воздух — имеется везде, он доступен и совершенно бесплатен. Для работы системы требуется только электропитание для циркуляционного оборудования, компрессора и вентилятора
  • тепловой насос можно конструктивно объединить с вентиляцией, что позволить существенно повысить эффективность работы обеих систем
  • отопительная система безвредна для окружающей среды и не опасна в эксплуатационном отношении
  • работа системы практически бесшумна, может управляться при помощи систем автоматики

Недостатками теплового насоса «воздух-вода» являются:

  • ограниченность применения. Бытовые модели ТН требуют подключения дополнительных систем отопления уже при -7°C, промышленные образцы способны держать температуру до -25°C, что для большинства регионов России слишком мало
  • зависимость эффективности системы от температуры наружного воздуха делает работу системы нестабильной и требует постоянной перенастройки режимов функционирования
  • для питания вентиляторов, компрессоров и прочих устройств требуется подключение к стабильному источнику электроэнергии

Планируя использование подобной системы отопления и ГВС, необходимо учитывать эти особенности.

Расчет мощности установки

Порядок расчета мощности установки сводится к определению площади дома, подлежащей обогреву, подсчету необходимого количества тепловой энергии и подбору оборудования, соответствующего полученным значениям. Излагать подробную методику расчета нет смысла, поскольку она чрезвычайно сложна, требует знания многих параметров, коэффициентов и прочих значений. Кроме того, нужен опыт выполнения подобных расчетов, иначе результат окажется совершенно ошибочным.

Для решения проблемы рекомендуется использовать онлайн-калькулятор, найденный в сети. Пользоваться им легко, надо лишь подставить в окошечки свои данные и получить ответ. Если появились сомнения, расчет можно продублировать на другом ресурсе, чтобы получить сбалансированные данные.

Что купить — топ-5 лучших насосов

Приобретение теплового насоса — важная и ответственная процедура. Давать какие-либо рекомендации в этой сфере можно только обладая конкретной информацией о размерах дома, материале стен, степени утепленности, конфигурации помещений, типе отопительной системы и т. д. Не обладая этими данными, рассуждать о лучших насосах бессмысленно. Однако, можно рассмотреть наиболее известных производителей, которые поставляют на рынок качественное оборудование и являются лидерами в этой области:

ALTAL GRUP

Компания базируется в Украине, России и Молдове. Производство оборудования ориентировано на условия российских регионов и может использоваться в суровых условиях

NIBE Industrier AB

Шведская фирма, присутствует на рынке с 1949 года и по праву является лидером в своей области. Производство ведется по самым передовым разработкам, используются лучшие материалы и комплектующие

Viessmann Group

Одна из старейших европейских компаний — основание фирмы датируется 1928 годом. Немецкие специалисты наработали огромный опыт и добились высочайшего качества своей продукции

OCHSNER

Австрийская компания, приступившая к серийному изготовлению тепловых насосов одной из первых и получившая признание пользователей благодаря качеству, надежности и долговечности оборудования

Heliotherm

Еще одна австрийская компания, производящая тепловые насосы и другое оборудование. Реализация продукции производится в Европе, отмечается высокое качество, надежность и широкие функциональные возможности отопительных систем

Рекомендуемые товары

Кроме европейских, распространены комплексы из Китая и других стран Юго-Восточной Азии. Они дешевле, обладают достаточно высокими показателями, но по общему уровню несколько отстают от европейских образцов. Единственным преимуществом у них является цена, хотя расходы на подобное оборудование в любом случае весьма высоки. Если учесть, что установкой теплового насоса дело не ограничивается, надо подгонять под возможности комплекса всю систему отопления, то расходы становятся соотносимыми со стоимостью постройки дома.

В условиях России оптимальным выбором является приобретение бивалентных систем, позволяющих при возникновении сложных условий переключаться на другие источники тепла.

Важно! Большинство специалистов сходятся во мнении, что для большинства регионов России использование тепловых насосов типа «воздух-вода» нецелесообразно из-за чрезмерно сложных зимних условий. Мощность системы резко падает при понижении температуры. Кроме того, наружные воздушные блоки в холода работать не смогут.

Стоимость установки

Установка и пусконаладочные работы производятся по разным расценкам, зависящим от состава работ, используемого оборудования и техники, объемов и прочих факторов. Не менее важным обстоятельством считается общая экономическая обстановка в регионе, состояние покупательной способности населения.

В любом случае, расходы на монтаж и запуск системы потребуют примерно 20% от общей стоимости оборудования, что существенно отразится на кошельке пользователя.

Дороговизна монтажных работ нередко становится причиной самостоятельной установки и запуска системы, что делает возможным мелкий ремонт и обслуживание без привлечения специалистов. Однако, надо иметь в виду, что многие фирмы отказывают в гарантийном или сервисном обслуживании, если установка производилась посторонними людьми.

Воздушный тепловой насос своими руками

Дороговизна оборудования, монтажных работ и обслуживания, вынуждает многих владельцев домов заняться самостоятельным изготовлением тепловых насосов воздух-вода. Это занятие достаточно трудоемкое и требует наличия навыков, но результат позволяет сэкономить весьма большие деньги и получить ценный опыт создания отопительных систем. Рассмотрим основные этапы создания теплового насоса:

Сборка агрегата по схеме

Прежде всего, необходимо запастись основными узлами системы:

  • компрессор от холодильника или сплит-системы
  • медные трубки диаметром около 1 см, переходники и фитинги к ним
  • емкости для создания теплообменников (испарителя и конденсатора)
  • дроссельный клапан
  • фреон
  • крепежные элементы, соединительные детали и т.д

Потребуется горелка для пайки медных трубок, набор соответствующих инструментов, материалов. Для изготовления теплового насоса понадобится схема или рабочий чертеж, позволяющий более детально продумать ход работ и собрать все необходимые узлы и детали. Большинство из них придется покупать, но эти расходы не сравнить с затратами на приобретение готового комплекта.

Сборка наружного блока

Наружный блок обеспечивает забор воздуха и подачу его в испаритель. Для выполнения этих операций понадобится корпус и вентилятор, соединенный с воздуховодом, транспортирующим воздушный поток в испаритель теплового насоса. Некоторые мастера устанавливают испаритель в наружный блок, тем самым сокращая путь транспортировки. Это удобно и повышает компактность комплекса, но такой вариант возможен не всегда. Дело в том, что в испарителе фреон имеет очень низкую температуру, в зимнее время энергии наружного воздуха не хватит, чтобы дать достаточный тепловой импульс хладагенту.

Обычно рекомендуют устанавливать наружный блок на расстоянии в несколько метров от дома. Это не принципиально, монтаж на стену не менее удобен и практичен. Главное условие — стена должна быть подветренной.

Блок с теплообменником-испарителем

Блок испарителя представляет собой металлическую емкость объемом 80 л, медная трубка диаметром 10 мм с толщиной стенок 1 мм или больше. Из трубки делается змеевик — обматывается отрезок трубы или иного предмета цилиндрической формы с таким расчетом, чтобы готовая спираль из трубки свободно входила в бак. Длину трубки придется вычислять, для установки мощностью 5 кВт потребуется 10 м.

Змеевик снабжают двумя отводами для соединения с остальным контуром системы. Отводы пропускают сквозь штуцеры в стенке емкости и герметизируют проходы для обеспечения неподвижности змеевика. Рекомендуется установить дополнительные крепления внутри бака, чтобы прочно зафиксировать змеевик, исключить возможность вибрации или перемещения.

Внутри емкости будет очень низкая температура. Для того, чтобы исключить возможность обмерзания трубки образующимся конденсатом, специалисты советуют установить осушитель или реле оттаивания.

Правила установки компрессора

Для компрессора рекомендуется изготовить отдельный шумоизолированный корпус. Это поможет обеспечить практически полную бесшумность работы комплекса. Вход компрессора присоединяется к выходному патрубку испарителя, а выход — ко входу конденсатора (второго теплообменника). Могут быть использованы следующие виды компрессоров:

  • роторные. Недорогие, но шумные устройства с низким ресурсом
  • спиральные. Бесшумные, долговечные и эффективные образцы, но имеют высокую цену
  • поршневые. Имеют длительный ресурс, высокую мощность, используются преимущественно в промышленном холодильном оборудовании. Цена таких устройств самая высокая

Рекомендуется использовать однофазную конструкцию компрессора, рассчитанного на фреон R22 или, лучше всего, R422. Эта марка хладагента наиболее простая и эффективная в работе.

Конструирование накопительной емкости (конденсатора)

Конструкция конденсатора похожа на испаритель, но требует герметизации, так как внутри будет находиться не воздух, а теплоноситель системы отопления. Понадобится бак емкостью 100 л (подойдет готовый из-под бойлера или любой другой, имеющий тот же объем). В верхней и нижней частях бака необходимо установить штуцеры для поступления теплоносителя (воды), там же понадобятся отверстия для прохода медной трубки.

Изготавливается змеевик, диаметр спирали должен быть немного меньше внутреннего диаметра бака. Для изготовления змеевика понадобится 12 метров трубки диаметром не менее 26 мм. Концы выводятся в отверстия корпуса, после чего выходы тщательно запаиваются и герметизируются.

Для установки змеевика бак придется разрезать вдоль, после закрепления половинки свариваются или соединяются другим способом, обеспечивающим полную герметичность. В результате получается емкость, сквозь которую проходит медный змеевик, чей внутренний объем не соединяется с объемом бака. Внутрь емкости ведут два штуцера — входной и выходной, по которым будет циркулировать теплоноситель.

Соединение внешнего блока с испарителем

Для соединения испарителя с внешним блоком рекомендуется использовать трубы из полиэтилена низкого давления диаметром 32 мм. Одна используется для подачи воздуха, другая — для вывода. Трубы рекомендуется утеплить, закопать в траншею или защитить любым другим способом. Оставлять их на открытом воздухе или поверхности земли можно, если наружный блок находится рядом с домом.

Соединение испарителя, компрессора и бака

Соединение медных трубок производится при помощи пайки. Здесь нужен опыт, если его нет, то надо пригласить специалиста-холодильщика, занимающегося промышленными установками. Люди, занимающиеся монтажом водопроводных систем и сантехники, хоть и производят пайку меди, здесь не компетентны, так как понадобится установка различной запорной арматуры, вентилей, переходников и прочих элементов.

Для этого нужен соответствующий инструмент, знание правил и тонкостей монтажа холодильного оборудования. Кроме того, понадобится заправить систему фреоном, что также потребует установки соответствующих элементов и наличия опытного специалиста.

Внедрение систем управления установкой

Для контроля и управления режимом работы теплового насоса могут быть использованы различные элементы:

  • плата с электроникой и дисплей от кондиционера, позволяющие регулировать давление и температуру хладагента
  • датчик вращения вентилятора, изменяющий скорость воздушного потока и регулирующий теплообмен в испарителе
  • таймер, датчики температуры, пускатели и прочие элементы управления

Использование этих устройств позволит оптимальным образом настроить работу теплового насоса и по мере необходимости регулировать ее.

Особенности обслуживания

Обслуживание комплекса заключается в периодической очистке элементов системы, добавлении масла в компрессор и вентилятор, смазке и прочем уходе за механическими деталями. Также понадобится иногда отогревать обледеневшие узлы системы (особенно в зимнее время). Необходим регулярный осмотр целостности трубопроводов, герметичности соединений, состояния запорной арматуры и т. д. Проверять электрическую часть системы — питающий кабель, целостность изоляции, качество соединения проводов. Выполнение этих действий позволит вовремя обнаруживать изъяны и принимать меры для их устранения.

energo.house

Тепловые насосы вода-вода — устройство, принцип работы, правила монтажа и расчета

 

Среди всего ассортимента отопительного оборудования, использующего низкопотенциальные возобновляемые источники энергии, тепловой насос вода-вода является наиболее эффективным и производительным.

В своей работе, водяной теплонасос использует тепло, получаемое из любых источников: открытых водоемов, артезианских скважин, колодцев и т.д. При условии грамотных расчетов, система способна отопить частный дом и промышленное здание в течение всей зимы.

Блок: 1/4 | Кол-во символов: 600
Источник: http://AvtonomnoeTeplo.ru/altenergiya/148-teplovye-nasosy-voda-voda.html

Разделы статьи

Принцип работы теплового насоса вода-вода

Тепловой насос воплотил в себе принцип цикла Карно. Он заключается в том, что движущееся вещество по замкнутой системе и меняющее под воздействием химических, физических или термических факторов свое агрегатное состояние из жидкого в газообразное высвобождает и поглощает огромное количество тепловой энергии. В роли рабочего вещества выступает тепловой носитель — вода из скважины или водоема.

Даже зимой в природных источниках на определенной глубине сохраняется положительная температура, поэтому из них круглый год можно извлекать тепловую энергию. Единственный недостаток установки – высокий расход электроэнергии и необходимость закупки дополнительного оборудования.

На схеме изображена траектория циркуляции воды и хладагента. Система позволяет получать тепловую энергию, независимо от сезона

Основные элементы теплового насоса вода-вода:

  • компрессор;
  • испаритель;
  • конденсатор;
  • расширительного индукционного клапана;
  • автоматическая система, осуществляющая контроль показателей;
  • множественные магистрали из медных труб;
  • рабочее вещество (хладагент).

С помощью специального насоса вода поступает по трубкам из источника в тепловую установку, после чего взаимодействует с газом (фреоном), закипающим при температуре +2-3 градуса. Фреон поглощает часть тепла воды и всасывается компрессором, где во время сжатия его температура повышается.

Далее хладагент поступает в конденсатор, после чего горячее вещество нагревает воду до заданной температуры (от +40 до +80 градусов), которая транспортируется по трубам системы отопления. Охлажденная вода поступает в испаритель, затем сливается в приемную скважину. После прохождения конденсатора хладагент становится жидким и собирается на дне элемента, затем через дроссель возвращается в исходное место. Далее цикл повторяется.

Оборудование теплового насоса занимает немало места, но предоставляет возможность избавиться от коммунальной зависимости

Блок: 2/9 | Кол-во символов: 1938
Источник: http://nemasterok.ru/728-teplovoy-nasos-voda-voda-printsip-deystviya-khod-sooruzheniya.html

Элементы теплового насоса

Обычно тепловой насос типа вода-вода состоит из следующих компонентов:

  • Наружный циклический контур.
  • Испаритель.
  • Конденсатор.
  • Компрессор.
  • Внутренний контур — трубопровод системы отопления.

В насосе, использующем подземное тепло, наружный контур представляет собой трубу с циркулирующей в ней грунтовой водой. Она может поступать из одной скважины и после прохода по всему контуру сбрасываться в другую. В другом варианте — замкнутый трубопровод, заглублённый ниже уровня промерзания и имеющий змеевидную форму. Для отбора тепла из водоёма в трубах применяют особый рассол, повышающий эффективность системы.

Вода проходит через испаритель, где её тепло способствует превращению жидкого хладагента в газ, который далее поступает в компрессор. Газообразный хладон подвергается сжатию, которое по всем законам гидродинамики сопровождается выделением тепла. Оно передаётся теплоносителю системы отопления в конденсаторе. Он представляет собой змеевик, циркулируя по которому хладагент осаждается в жидкость и по выходе возвращается в испаритель.

Для внутреннего контура водяного теплового насоса обычно не используют привычную систему с радиаторами, требующую более высокой температуры нагрева. Более эффективный обогрев помещений происходит через излучатели большой площади — панели или систему из труб небольшого диаметра, вмонтированную в полы и стены.

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 1378
Источник: https://kotel.guru/alternativnoe-otoplenie/teplovye-nasosy/teplovoy-nasos-tipa-voda-voda-shema-montazh-cena.html

Система вода-вода для отопления

Существует большое количество различных модификаций тепловых насосов, предназначенных для помещений любого назначения и размера, а также работающих в разных условиях. Оборудование предназначено для отапливания домов общей площадью 50 до 150 квадратных метров.

Ориентир №1: Жесткость воды

Качество воды скважины или водоема играет важную роль при выборе оборудования. Не все модели способны работать на жесткой жидкости, содержащей большое количество марганца и железа. Высокая концентрация этих элементов вредит системе – на трубах быстрее образовывается коррозия, что ведет к уменьшению КПД оборудования и сроков его эксплуатации.

Поэтому перед покупкой теплового насоса берут пробу воды и делают ее анализ на наличие этих и других микроэлементов – сероводорода, аммиака, хлора и т.д. Обычно если в пруду температура превышает +13 градусов, то с большей долей вероятности в воде много ионов железа и марганца.

Тепловой насос вода-вода подбирается с учетом жесткости воды. Есть системы, элементы которой максимально защищены от коррозии, но стоят они дороже.

Ориентир №2: Режим работы

Тепловой насос может использоваться в качестве единственного источника тепла или взаимодействовать с другими системами. Поэтому перед выбором модели важно определить, в каком режиме устройство будет работать.

Всего существует два типа функционирования системы:

  • Моновалентный. Приборы обладают большой мощностью, подходят для отапливания дома.
  • Бивалентный. Менее производительные устройства, дополняют основное обогревательное оборудование.

Понятно, что для сооружения автономной системы с основным нагревательным агрегатом вода-вода, нужен моновалентный тип.

Ориентир №3: Мощность насоса

Мощность – важный показатель при выборе теплового насоса вода-вода, так как от него зависит производительность системы. Чем выше мощность, тем выше КПД оборудования, но и расход электроэнергии больший.

Производительность теплового насоса вода-вода подбирается, исходя из реальных потребностей

При выборе устройства с недостаточной мощностью эффективность системы упадет в случае, если теплопотери дома превысят количество отдаваемой системой энергии. Тепловой насос может работать круглосуточно, но эффекта от него не будет из-за понижения температуры воды.

Когда теплопотери постройки ниже, чем теплоотдача системы, то насос обычно автоматически запускается на несколько минут, нагревает воду до установленной температуры, транспортирует ее по системе. После чего выключается до момента, когда температура понизится на несколько градусов. Затем цикл повторяется.

Блок: 3/9 | Кол-во символов: 2575
Источник: http://nemasterok.ru/728-teplovoy-nasos-voda-voda-printsip-deystviya-khod-sooruzheniya.html

Расчет мощности оборудования: правила выполнения

Прежде чем приступать к выбору определенной модели теплового насоса, надо разработать проект системы отопления, которую такое оборудование будет обслуживать, а также выполнить расчет его мощности. Такие вычисления необходимы для того, чтобы определить фактическую потребность в тепловой энергии здания с определенными параметрами. При этом обязательно учитывают тепловые потери в таком здании, а также наличие в нем контура ГВС.

Для теплового насоса вода-вода расчет мощности выполняется по следующей методике.

  • Сначала определяют общую площадь здания, для отопления которого будет использоваться приобретаемый тепловой насос.
  • Определив площадь здания, можно рассчитать мощность теплонасоса, способного обеспечить отопление. Выполняя такой расчет, придерживаются правила: на 10 кв. м площади здания необходимо 0,7 киловатт мощности теплового насоса.
  • Если тепловой насос будет использоваться и для обеспечения функционирования системы ГВС, то к полученному значению его мощности добавляют 15–20 %.

Выполняемый по вышеописанной методике расчет мощности теплонасоса актуален для зданий, в помещениях которых высота потолков не превышает 2,7 метра. Более точные вычисления, учитывающие все особенности зданий, которые предстоит отапливать посредством теплового насоса, выполняются сотрудниками профильных организаций.

Для теплового насоса «воздух – вода» расчет мощности выполняется по похожей методике, но с учетом некоторых нюансов.

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 1490
Источник: http://met-all.org/nasosy/teplovoj-nasos-voda-voda-printsip-raboty-ustrojstvo-montazh.html

Как правильно установить ТН вода-вода

Высокий КПД ТН вода-вода также зависит от грамотного подключения модулей. Причем основную сложность вызывает правильная укладка контура на дно водоема или монтаж зондов в скважину артезианского источника. Может потребоваться создание искусственного водоема. В любом случае, во время проведения установки теплового насоса вода-вода для отопления дома, руководствуются следующими правилами:

  • Открытый водоем для теплового насоса не должен находиться дальше, чем 100 м от отапливаемого помещения. Чтобы предотвратить промерзание водяного контура, минимальная глубина озера не менее 3 м. Для теплового насоса вода-вода нужен водоем с достаточной площадью для размещения на дне коллектора.
  • Для создания коллектора нужен метраж трубы контура, из расчета, что 1 п.м. дает 30 Вт энергии. Соответственно, для дома в 200 м² (теплонасос на 14 кВт) потребуется уложить около 500 м трубы. Укладывать трубопровод можно змейкой и кольцами.
  • Использование колодца и установка в артезианскую скважину. Тепло подается не через циркуляцию антифриза, а благодаря забору воды из источника. Чтобы предотвратить изменения давления внутри слоев грунта, предъявляются несколько требований к колодцу. Обязательно изготавливают сливную скважину для отвода воды. Минимальное расстояние между колодцами не менее 20 м.
  • Требования к качеству воды – на сроки эксплуатации теплонасоса и частоту его обслуживания, влияет качество воды. Обязательно устанавливают систему водоподготовки и фильтрации.

Устройство теплового насоса отопления вода-вода практически идентично тому, что используется в геотермальных установках. Единственным отличием является то, что для получения тепловой энергии используется контур, уложенный на дно водоема, либо погруженный в скважину. Как вариант, используется забор воды из скважины или колодца, в дальнейшем пропускаемой через теплообменник (испаритель).

Благодаря тому, что водоемы не промерзают полностью, появляется возможность использовать ТН вода-вода в климате России. Наилучшее соотношение теплоотдачи показало применение насосов в средних широтах, но допускается эксплуатация оборудования и в условиях Севера.


Положительные и отрицательные отзывы о ТН типа вода-вода

Опыт эксплуатации насосов системы вода-вода в отечественных условиях, помог выявить сильные и слабые стороны, помогающие оценить целесообразность приобретения установки. Отрицательные отзывы в основном сводятся к недостаточной производительности при сильных заморозках и высокой стоимости станции.

Но если было выполнено проектирование установки теплового насоса и сделан грамотный монтаж системы, обычно тепла достаточно даже при падении температуры ниже -30°С. Что касается высокой стоимости, то в ближайшем будущем ожидать каких-либо изменений в сторону удешевления станции не приходится.

С другой стороны, если рассчитать годовую выработку тепла и сравнить экономию средств, связанных с оплатой системы отопления, становится ясно, что ТН окупит себя уже через 3-5 лет. Следовательно, расходы не настолько большие, как это кажется в начале.

Главным плюсом установки теплового насоса вода-вода является его экономичность. В технической документации ясно указываются параметры СОР, которым соответствует теплонасос. Коэффициент был изобретен для описания энергоэффективности теплового оборудования.

На практике, СОР обозначает сколько тепловой энергии было выработано при затратах в 1 кВт. У большинства современных моделей, этот параметр равняется 4-5. Следов

kachestvolife.club

Тепловой насос вода-вода: принцип работы, КПД, особенности

Принцип работы теплового насоса вода-вода основан на переносе тепла. Благодаря этому достигается высокий коэффициент преобразования (Coefficient of performance). Его часто по-старинке также называют КПД.

В отличие от геотермальных и воздушных, этот тип тепловых насосов получает тепловую энергию из подземных вод или водоемов. В этой статье мы рассмотрим, что такое тепловой насос вода-вода, как он работает, его устройство и особенности эксплуатации.

Принцип работы теплового насоса вода-вода

Как следует из названия, этот тип теплового насоса нагревает воду, которая в дальнейшем используется для ГВС (горячего водоснабжения), отопления и других нужд. Он имеет высокий КПД по сравнению с воздушными теплонасосами и намного меньшую стоимость монтажа чем грунтовые.

Принцип работы этого оборудования заключается в отборе тепла из водоема (озера, моря, реки) для отопления дома или другого помещения. Температура грунтовых вод не опускается ниже +5 градусов, а в водоемах она не достигает нулевой отметки. Относительно высокая температура источника термальной энергии обеспечивает хороший коэффициент энергоэффективности.

Варианты отбора тепла

Если рядом есть водоем – это идеальный вариант. В него погружаются трубы с рассолом (антифризом), длина и диаметр которых зависит от нужд в тепловой энергии.

Теплообменник — трубы с рассолом, которые погружаются в водоем.

Если водоема нет, можно использовать тепло грунтовых вод, но для этого придется устанавливать дополнительное оборудование – помпу для выкачки воды и ее сброса. При этом не всегда такой вариант выгоден – затраты на электричество и бурение скважины могут быть больше, чем на установку и эксплуатацию грунтового теплового насоса.

Тепловой насос вода-вода: принцип работы

Устройство теплонасоса

Вся конструкция состоит из трех частей – магистрали для отбора тепла, собственно, теплового насоса и накопительного бака. В тепловом насосе установлены конденсатор, испаритель, дроссельный вентиль, расширительный клапан или бачок, компрессор и теплообменник (если накопительный бак находится отдельно от ТН, то теплообменник находится в нем). В качестве теплоносителя используется фреон (хладагент).

Полный рабочий цикл

  • Рассол проходит через трубы, погруженные в воду, где нагревается до ее температуры (0 — +10), после чего отдает свое тепло хладагенту (фреону) в испарителе.
  • Компрессор сжимает хладагент, повышая его плотность, он конденсируется в жидкость.
  • Из-за изменения давления температура фреона растет, иногда достигая +90 и более градусов (зависит от модели и режима работы).
  • Через теплообменник хладагент отдает свое тепло в конденсаторе, где охлаждается до ее температуры.
  • Далее фреон переходит в газообразное состояние, из-за чего его температура понижается, а в дроссельном вентиле его давление падает до номинального и температура падает до минимальной.
  • Цикл повторяется снова.

Схема теплового насоса, приведена для лучшего понимания полного рабочего цикла.

Нюансы установки

При выборе теплового насоса вода-вода важно просчитать условия его эксплуатации. Если магистраль погружается в водоем, нужно учитывать его объем (для замкнутого озера, пруда и т.д.), а при установке в реке – скорость течения. При неправильных просчетах трубы будут обмерзать льдом и КПД теплового насоса будет нулевым.

При отборе подземных вод нужно учесть сезонные колебания. Как известно, весной и осенью количество грунтовых вод выше, чем зимой и летом. А именно на зиму придется основное время работы теплового насоса. Для выкачки и закачки воды нужно использовать обычный насос, который также потребляет электроэнергию. Ее затраты стоит включить в общие и только после считать эффективность и период окупаемости теплонасоса.

отличный вариант — использовать артезианскую воду. Из глубоких пластов она выходит самотоком, под давлением. Но придется устанавливать дополнительное оборудование, чтобы компенсировать его. Иначе могут пострадать узлы теплового насоса.

Единственный минус использования артезианской скважины — стоимость бурения. Затраты нескоро окупятся за счет отсутствия насоса для подъема воды из обычной скважины и закачки ее в землю.

Эффективность теплового насоса

КПД оборудования зависит от трех факторов – мощности компрессора, длины теплообменника и температуры воды, отдающей тепло. В среднем в холодное время года на 1 кВт затраченной электроэнергии ТН выдает 3-5 кВт тепла. Некоторые модели более эффективны, но это сказывается на их стоимости.

При использовании проточной воды в качестве источника тепла, эффективность выше, чем при использовании стоячей, так как охлажденная вода отводится течением. При использовании грунтовых вод КПД теплового насоса чуть ниже, так как есть энергозатраты на работу помпы.

Чем глубже располагается источник воды, тем мощнее потребуется насос. Соответственно, вырастет потребление электроэнергии и КПД будет ниже. То же касается расстояния до водоема.

Особенности эксплуатации

Во многих регионах бывают перебои с электричеством по разным причинам, что нужно учитывать. Поэтому стоит обзавестись генератором и запасом топлива на случай форс-мажора, или иметь резервный источник тепла – газовый или твердотопливный котел для отопления.

Генератор на случай отключения электричества обеспечит работу теплового насоса и бытовые нужды.

Если теплонасос не используется, с ним ничего плохого не случится при любой температуре. Хладагент не замерзнет, а трубопроводы и оборудование рассчитаны на работу при экстремально низких температурах.

При неправильном расчете мощности и протяженности теплообменника, он может обмерзнуть. Ледяная корка действует как своего рода шуба, которая мешает теплообмену. Некоторые модели имеют автоматический режим разморозки, а некоторые нужно переводить в этот режим вручную.

Во время работы тепловой насос не требует дополнительного обслуживания. Один раз в год стоит проводить его диагностику и профилактику – этого будет достаточно. Срок службы оборудования зависит от производителя и нагрузок, но все качественные модели работают от 10 лет и выше. Поэтому целесообразно использовать такой тепловой насос для отопления дома — стоимость тепловой энергии у него будет невелика.

В статье мы рассмотрели основное про тепловой насос вода-вода: принцип работы, устройство и особенности. В других публикациях мы подробно остановимся на эксплуатации, обслуживании, плюсах и минусах такого оборудования.

Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!

vteple.xyz

принцип работы, установка своими руками » SanDizain.ru

Тепловой насос вода-вода является одной из самых простых систем отопления для дома, тем более что в качестве источника энергии применяется самый дешевый и при этом невероятно эффективный компонент – вода. Для того чтобы подобная система функционировала максимально эффективно и эксплуатировалась как можно дольше, необходимо со всей серьезностью подойти к выбору ее элементов и процессу их установки. Если вы решили осуществить весь процесс своими руками, вам стоит узнать обо всех особенностях этой конструкции и принципе ее работы. Об этом и пойдет речь далее.

Тепловой насос вода-вода: устройство, принцип действия

Принцип действия устройства основан на обратном цикле Карно. Говоря простыми словами, тепловой насос работает как холодильник (только с обратным результатом). Например, для снижения температуры в камере охлаждения холодильник часть тепла выводит наружу, а тепловой насос, наоборот, охлаждает воздух снаружи, нагревая при этом теплоноситель, циркулирующий в домашней отопительной системе.

Тепловой насос системы вода-вода чаще всего состоит из следующих конструктивных элементов:

  • Внешний контур. Это труба, по которой осуществляется циркуляция грунтовых вод, поступающих в нее из скважины. При этом вода отдает системе тепловую энергию с низким потенциалом, после чего перебрасывается в другую скважину. Довольно часто в наружном контуре, погруженном в воду, находится особая жидкость, которую в строительной среде называют «рассол».
  • Внутренний контур.
  • Испаритель. Грунтовая вода отдает тепло испарителю, в который также поступает хладагент (под давлением) по специальным капиллярным отверстиям. При снижении давления начинается испарение, и хладагент начинает «забирать» тепло.

Принцип работы теплового насоса вода-вода

  • Компрессор. Будучи в газообразном состоянии, «нагретый» хладагент поступает в компрессор. Это устройство осуществляет процесс сжатия газообразного хладагента и направляет его в конденсатор.
  • Конденсатор. В этой части отопительной системы хладагент становится жидким и отдает системе тепло, используемое для нагрева теплоносителя, осуществляющего дальнейшее движение во всей отопительной системе.

Как мы видим, изначально низкопотенциальная энергия воды становится энергией с высоким потенциалом, а это, в свою очередь, означает, что она вполне может не только обогреть средних размеров дом, но и нагреть воду в его трубопроводе (даже при «крепких» морозах).

Совет. Если недалеко от дома расположен водоем природного происхождения, его вполне можно использовать в качестве основы для теплового источника. При этом не придется заниматься бурением скважины для забора воды.

Подобная конструкция теплового насоса считается одной из самых эффективных, поскольку она позволяет использовать устройство на максимум. А все по одной простой причине: насос вода-вода зависит лишь от температурных колебаний воды, а они в скважине обычно минимальны.

Достоинства и недостатки устройства, особенности эксплуатации

Несомненно, тепловой насос вода-вода является высокоэффективным устройством, которое обладает внушительным количеством достоинств. К ним относят:

  • Высокая эффективность при небольших затратах электроэнергии. В среднем, количество создаваемой теплососом энергии превышает затраты электроэнергии в 3-4 раза.

Схема подключения

  • Абсолютная независимость от углеродного энергоносителя, который стоит не так уж и дешево.
  • Подобная тепловая система не требует регулярного контроля и обслуживания.
  • Теплонасос вода-вода способен в теплое время года эффективно охлаждать помещения в доме, избавляя тем самым от необходимости приобретать охлаждающие устройства вроде кондиционера.
  • Система способна работать не только с искусственно созданными скважинами, но и с природными водоемами.

Но помимо достоинств, в системе наблюдаются и свои «прорехи». Например, сложные конструктивные особенности системы означают довольно сложный монтаж. Также теоретически возможной проблемой может стать иссякание источника воды, если используются грунтовые воды.

Кроме того, довольно-таки часто использование природного водоема становится невозможным, если он располагается на расстоянии более чем 100 м. В этом случае погружение первичного контура теплонасоса в воду абсолютно бессмысленно.

Совет. Следует принять во внимание тот факт, что тепловой насос способен прогреть теплоноситель до 65 градусов (не более), поэтому подобное тепловое устройство целесообразно использовать лишь в достаточно теплых регионах или в домах, где дополнительно вмонтированы теплые полы и другие устройства обогрева.

Для того чтобы устройство функционировало максимально возможный срок, важно соблюдать несколько правил в процессе его эксплуатации. Во-первых, при утечке фреон вызывает у человека удушье, поэтому в качестве меры безопасности в помещении, где будет расположен насос, необходимо установить вытяжную вентиляцию. Во-вторых, в качестве дополнительно источника электроэнергии должен быть предусмотрен электрогенератор на случай отключения стационарного электричества. В-третьих, перед установкой оборудования необходимо позаботиться о достаточно прочном напольном покрытии (в некоторых случаях требуется дополнительный фундамент), поскольку конструкция в целом отличается не только внушительными габаритами, но и немалым весом.

Технология сборки теплонасоса

Рассмотрим подробно схему создания и сборки:

  1. Осуществляем расчет насоса. Сделать это можно при помощи специального калькулятора, соотносящего площадь отапливаемых помещений с мощностью системы. В целом, вычислительный процесс происходит следующим образом: калькулятор использует введенные данные (площадь комнат и высоту в них потолков), преобразует их в объем, а на выходе дает рекомендации относительно практически реализуемой мощности насоса для данного случая.

    Схема отопления дома с тепловым насосом

  2. Выбор подходящего компрессора. Сразу оговорим один момент (для мастеров «самоделкиных»): компрессор в теплонасосе никогда не создается вручную, поскольку от эффективности его работы будет зависеть работоспособность системы в целом и даже малейшего недочета будет достаточно для выхода из строя всех конструктивных элементов насоса. Подбирать оптимальный вариант следует, исходя из вычисленной мощности насоса: мощность компрессора должен составлять порядка 1/3 от возможной теплоотдачи насоса.
  3. Конструирование испарителя. Этот процесс довольно несложен, если подходить к нему серьезно и быть внимательным во время работы. Итак, в качестве этого элемента можно использовать полимерный бак с крышкой. По внутренней поверхности бака протягивается медный змеевик, длина и диаметр которого должна быть определена заранее. Сначала вычисляем площадь трубы по формуле Р=M/0,8ΔT. М – мощность насоса, а ΔT – разница температур. Полученную величину соизмеряем с площадью одного погонного метра трубы. Должным образом согнутую трубу укладываем в бак, выводя концы сверху и снизу. Затем монтируем два отвода (металлические штуцеры). К ним крепим два шланга: вверху – напорный, внизу – отводной (для слива воды).
  4. Теперь можно приступать к процессу сборки конденсатора. Он, кстати, практически идентичен процессу сборки испарителя, с той лишь разницей, что вместо полимерного бака используется емкость из нержавеющей стали, а по самой конструкции будет циркулировать уже разогретый теплоноситель.
  5. Последний, но не менее важный этап – сборка всех элементов конструкции воедино. Итак, первым делом на подготовленной платформе/фундаменте монтируется компрессор. Затем к его нагнетательному патрубку подсоединяется верхний конденсаторный отвод, а нижний конденсаторный отвод крепится к испарительному. Для этого используется медная трубка, диаметр которой должен соответствовать диаметру змеевиков, установленных внутри конструктивных элементов системы. Осталось подсоединить верхний испарительный отвод с всасывающим компрессорным патрубком. Теперь можно заливать хладагент.

Совет. Монтаж медных трубок, соединяющих между собой элементы системы, должен осуществляться методом пайки.

На этом мы заканчиваем рассмотрение особенностей теплового насоса вода-вода и технологии его установки своими руками. Будьте предельно внимательны при выполнении всех работ. Удачи!

Тепловой насос: видео

sandizain.ru

схемы, устройство и сооружение своими руками

В связи с регулярным повышением стоимости теплоносителей востребованными становятся альтернативные методы отопления. К примеру, практичный тепловой насос воздух-вода, использующий для обогрева энергию воздуха. Установка не требует дорогостоящих расходных материалов, удобна в эксплуатации, безопасна.

В связи с немалой ценой заводской сборки агрегата у многих возникает интерес к самостоятельному сооружению этой системы. Мы расскажем, что потребуется домашнему мастеру для устройства самодельного теплового насоса. У нас вы узнаете, какими техническими средствами следует запастись.

Содержание статьи:

Особенности тепловой системы воздух-вода

Тепловой насос, которому посвящена эта статья, в отличие от других модификаций подобного устройства (в частности, и грунт-вода), обладает рядом достоинств:

  • экономит электричество;
  • для установки не потребуются масштабные земельные работы, бурение скважин, получение специальных разрешений;
  • если подключить систему к солнечным батареям, то можно обеспечить полную ее автономность.

Веское преимущество тепловой системы, извлекающей энергию ветра и передающей ее воде, заключается в стопроцентной экологической безопасности.

Перед тем, как приступать к конструированию насоса, необходимо выяснить, в каких случаях система проявляет себя максимально эффективно, а когда ее использование нецелесообразно.

Тепловая насосная система, извлекающая энергию из воздушной массы, может использоваться для подогрева всех видов теплоносителей, применяющихся на территории СНГ: воды, воздуха, пара

Специфика применения и работы

Тепловой насос продуктивно работает исключительно в температурном диапазоне от -5 до +7 градусов. При температуре воздуха от +7 система будет вырабатывать больше тепла, чем необходимо, а при показателе ниже -5 – недостаточно для обогрева. Это связано с тем, что концентрированный фреон, находящийся в конструкции, закипает при температуре -55 градусов.

Галерея изображений

Фото из

Установка теплового насоса воздух вода

Компоненты системы воздух-вода

Внутренний блок системы воздух-вода

Составляющие внешнего блока насоса

Тепловой насос в системах парового и водяного отопления

Подготовка воды для поставки в контуры ГВС

Теплый пол — один из главных потребителей

Приборы низкотемпературных отопительных контуров

Теоретически система может вырабатывать тепло и в 30-градусный мороз, но его будет недостаточно для обогрева, ведь теплопроизводительность напрямую зависит от разности температуры кипения хладагента и температуры воздуха.

Поэтому жителям Северных регионов, где холода наступают раньше, эта система не подойдет, а в домах Южных областей она сможет эффективно прослужить несколько холодных месяцев.

Если в помещении установлены стандартные батареи, то тепловой насос будет работать менее эффективно. Лучше всего устройство воздух-вода сочетается с конвекторами и иными радиаторами с большой площадью, а также с , «теплые стены» водного типа.

Также само помещение должно быть хорошо утеплено снаружи, обладать встроенными многокамерными окнами, обеспечивающими лучшую теплоизоляцию, чем обычные деревянные или пластиковые.

Тепловой насос лучше всего взаимодействует с водяной системой «теплый пол», не требующей нагрева теплоносителя свыше 40 – 45º С

Самодельный сможет эффективно обогревать дома площадью до 100 кв. м и гарантировано выдавать мощность в 5 кВт. Следует понимать, что фреон невозможно залить достаточно качественно в конструкцию, созданную в бытовых условиях, поэтому следует рассчитывать на температуру его кипения до -22 градусов.

Устройство домашней сборки идеально подойдет для снабжения теплом гаража, теплицы, подсобных помещений, и др. Система обычно используется в качестве дополнительного обогрева.

Электрокотел или иное традиционное оборудование для отопительного сезона потребуется в любом случае. Во время сильных морозов (-15-30 градусов) тепловой насос рекомендуется выключать, чтобы избежать растрат электроэнергии, ведь в этот период его эффективность составляет не больше 10%.

Тепловые насосы поставляют достаточное количество энергии для обогрева воды в крытых частных бассейнах (+)

Принцип действия системы

Рабочее вещество в конструкции – воздух. Через наружный блок, устанавливающийся на улице, кислород по трубам поступает в испаритель, где взаимодействует с хладагентом.

Фреон под действием температуры становится газообразным (поскольку закипает при -55 градусах) и в нагретом виде под давлением поступает в компрессор. Устройство сжимает газ, тем самым увеличивая его температуру.

Горячий фреон поступает в контур накопительного бака (конденсатора), где происходит отдача тепла воде, которую впоследствии можно использовать для организации отопления и ГСВ. В конденсаторе фреон лишается только части своего тепла, и все еще находится в газообразном состоянии.

Проходя через дроссель, хладагент распрыскивается, в результате чего его температура понижается. Фреон становится жидким и в таком виде переходит в испаритель. Цикл повторяется.

На рисунке схематически показана реализация принципа элементарного теплового насоса, разделенного компрессором и расширителем на два контура – высокого и низкого давления

Желающим самостоятельно соорудить из бросовых материалов и отслужившей техники, к примеру, из старого холодильника, поможет информация, изложенная в рекомендуемой нами статье.

Сооружение теплового насоса воздух-вода

Система теплового насоса состоит из четырех основных элементов:

  • наружного блока;
  • емкости теплообменника-испарителя;
  • блока для компрессора;
  • накопительной емкости (конденсатора).

Рассмотрим особенности конструирования каждого из блоков.

Сборка наружного блока

Для создания внешнего блока понадобится:

  • Корпус. Традиционно подходит блок из-под сплит-системы, стиральной машины, другой габаритной техники, иногда сооружают самостоятельно путем приваривания металлических элементов. Важно после сборки обработать металл антикоррозийной краской порошкового типа.
  • Вентилятор. Изделие можно позаимствовать из старой рабочей или приобрести отдельно.

Модель вентилятора должна обладать широкими пластиковыми лопастями и, желательно, с отсоединяемым мотором, чтобы предоставилась возможность подключить его к датчику.

Для сборки наружного блока понадобиться корпус и вентилятор из-под системы кондиционирования. Примерные параметры блока – 75х85х30 см

В наружный блок можно установить испаритель и вспомогательные элементы для его работы, но целесообразнее эти детали поместить в отдельный корпус.

Устанавливают наружный блок на расстоянии 2-10 м от дома. Важно построить под него фундамент и поставить навес, чтобы защитить конструкцию от осадков. Также необходимо закрепить решетку перед вентилятором, чтобы избежать попадания грязи, мусора, листьев в лопасти вентилятора и трубы.

Дополнительно желательно установить обогреватели, защищающие боковины и панели от обледенения. В этом случае дополнительное прогревание корпуса не понадобится. Место для установки блока должно быть хорошо вентилируемым, находиться в отдалении от источников открытого огня.

Блок с теплообменником-испарителем

Испаритель можно приобрести в готовом виде, воспользовавшись услугами поставщиков в сети, или создать самостоятельно. Для этого понадобиться 80-литровый бак и медная проволока диаметром 10 мм и толщиной не менее 1 мм.

Длина высчитывается индивидуально с учетом требуемой мощности. Для устройства 5 кВт можно взять 10 м. В испарителе будет происходить нагрев и циркуляция фреона, а также контакт с воздухом.

Для создания теплообменника нужно сконструировать змеевик. Для этого проволоку обматывают вокруг толстостенной трубы с диаметром, не превышающим ширину бака. Важно оставить срезы, выступающие за высоту корпуса. Они понадобятся для соединения змеевика с другими элементами системы – компрессором и накопительным баком.

Для создания змеевика медную трубку со стенками около 1 мм обматывают вокруг газового баллона, трубы или наполненной водой пластиковой бутылки

В корпус врезают 2 штуцера для подсоединения трубопроводов, создают два разъема для выхода проволоки. Соединения герметизируют. Крепят готовую конструкцию с помощью L-образных кронштейнов.

Рекомендуется дополнительно установить на испаритель реле оттаивания, поскольку в баке будет происходить циркуляция воздуха, температура которого отрицательная. В этом случае конденсат, скапливающийся в системе, может привести к обледенению испарителя. Также, чтобы исключить образования влаги, можно внедрить в систему фильтр-осушитель.

Правила установки компрессора

Для установки компрессора потребуется отдельный корпус со звуко- и виброизоляцией, поскольку практически все модификации устройства шумят во время работы. Компрессор можно взять б/у из-под холодильника, кондиционера или приобрести новую модель.

Для тепловых насосов подойдут следующие виды компрессоров:

  1. Роторные компрессоры являются самыми недорогими, но обладают рядом недостатков – шумят, обладают малой эффективностью и служат 8-10 лет.
  2. Спиральные модификации устанавливают во все современные модели кондиционеров, холодильников. Они долговечны (15-20 лет), бесшумные, эффективные, но отличаются высокой стоимостью.
  3. Поршневые модели преимущественно устанавливают на промышленные холодильники. Изделия обладают хорошим КПД, долговечные (15-20 лет), но крайне шумные и дорогие.

Для теплового насоса необходимо подобрать компрессор однофазной модификации. Перед покупкой важно узнать, с каким видом фреона работает устройство. Желательно приобрести модель, работающую на R22, лучше на R422. С хладагентом данного вида работать проще, чем с любым другим видом фреона.

Компрессор подсоединяют трубками к блоку испарителя и конденсатора. Благодаря устройству фреон увеличивает свою температуру.

Конструирование накопительной емкости (конденсатора)

Для изготовления конденсатора понадобиться корпус из-под 100-литрового бойлера или любой другой нержавеющий бак такого же объема. Также необходим змеевик, выполненный из медной трубки. На насос мощностью 5 кВт можно взять 12-метровую проволоку. По трубке змеевика будет проходить горячий фреон, благодаря чему происходит нагревание воды.

Шаг №1: Создание змеевика

Для изготовления змеевика понадобиться медная проволока диаметром не меньше 26 мм и толщиной стенки от 1 мм. Ее необходимо намотать на трубу, имеющую меньшее поперечное сечение, чем у бака.

Высота спирали должна совпадать с высотой корпуса. Важно оставить выпуски трубы за пределами емкости, чтобы иметь возможность подсоединить змеевик с испарителем и компрессором.

Шаг №2: Подготовка корпуса

Для установки змеевика бак необходимо разрезать. Сверху и снизу понадобиться создать отверстия для выходов медной проволоки, а также вырезать дополнительные отсеки для установки 2-х штуцеров, один из которых предназначен для выхода воды, а другой – для ее входа. После проделанных процедур бак необходимо герметизировать.

Теплообменник-компрессор можно приобрести отдельно в виде готовой конструкции. С помощью устройства заводской сборки можно увеличить мощность и КПД установки.

Хладагент с маркировкой R22 согласно Монреальским постановлениям к 2030 году запланировано вывести из обращения. Для наполнения системы лучше использовать его заменитель – хладагент R422

Соединение внешнего блока с испарителем

Для соединения наружного блока и испарителя потребуется проведение 2 полиэтиленовых труб ПНД 32. Через одну трубу воздух будет проходить, через другую – выходить.

Трубы можно закопать в землю, предварительно досыпав в ров любой песчаный материал, или оставить на поверхности, если наружный корпус располагается недалеко от дома.

Соединение испарителя, компрессора и бака

В этой системе циркулирует фреон. Для присоединения змеевиков с компрессором и дросселем, необходимо обратиться к специалистам по холодильной технике. Человеку, не имеющего опыта в паяльных работах, даже при наличии инструментов и материалов сложно будет грамотно соединить все элементы в одну систему, чтобы обеспечить работу конструкции.

Более того, потребуется много дополнительных материалов – трубок разных диаметров, различных модификаций , клапанов для травления воздуха, предохранительных клапанов, а также клипс для труб, хомутов, труборезов для нарезки участков трубопровода.

Нужны будут и другие специализированные устройства, которые есть в наличие в любой мастерской по ремонту холодильников и кондиционеров.

Качественная закачка фреона также осуществляется с использованием специального оборудования. Поэтому для объединения теплообменников, компрессора и дросселя в рабочую систему удобнее и выгоднее обратиться к профессионалам.

Внедрение систем управления установкой

Для слежения за давлением и температурой фреона можно использовать плату с дисплеем из-под любого кондиционера. В процессе паяльных работ с помощью специалистов конструкцию можно грамотно внедрить в установку.

Также возможно подключить специальное устройство – датчик вращения вентилятора. Он регулирует скорость вращения лопастей, а также автоматизирует обороты циркуляционного насоса фреона.

Дополнительно можно установить таймер, электропускатель, устройство, защищающее компрессор от перегрева. Все эти детали можно приобрести в ремонтных мастерских или на рынке запчастей.

Расчет мощности теплового насоса воздух-вода

Для обогрева помещения с площадью от 100 кв. м потребуется тепловой насос большей мощности. Вычислить необходимую мощность установки можно приблизительно, используя таблицу:

Данные таблицы помогут рассчитать площадь змеевика для создания установки той или иной мощности

Чтобы определить, какая мощность должна быть у компрессора, трубы каких диаметров следует использовать и другие важные данные при конструировании теплового насоса воздух-вода, необходимо обратиться к одному из способов:

  • Воспользоваться онлайн-калькуляторами, размещенными на сайтах производителей теплообменников.
  • Применить программное обеспечение CoolPack 1,46, Copeland.
  • Пригласить специалиста, который произведет необходимые измерения и расчеты.

Площадь змеевика-конденсатора (ПЗК) можно вычислить по формуле:

ПЗК = М/0,8ДТ,

где М — мощность установки в кВт; 0,8 — коэффициент теплопроводности при контакте воды и меди; ДТ — разность температуры между поступающим и выходящим воздухом в системе.

Параметры теплового насоса, приведенные выше, подойдут для помещения до 100 кв. метров. Мощность установки – 5 кВт. Если приобретать специальные теплообменники, то вполне возможно увеличить мощность установки до 10-15 кВт.

На рисунке представлена система, в которой теплообменники, компрессор, дроссель объединены в одном баке. В конструкции используются заводские теплообменники (+)

Обслуживание самодельной установки

Для качественной работы тепловой насос нуждается в дополнительном обслуживании. Если использовать устройство зимой (учитывая, что в корпусе не установлен дополнительный обогрев), то периодически блок придется отогревать, поскольку на его поверхности будет образовываться ледяная корка.

Также необходимо периодически:

  • Очищать лопасти вентилятора от мусора – листьев, пыли, грязи, снега и т.д.
  • Производить смазку компрессора согласно инструкции к нему.
  • Менять масло в компрессоре и вентиляторе.

Кроме того, для нормального функционирования системы необходимо регулярно Проверять целостность медного трубопровода, силового кабеля, питающего компрессор, вентилятор и другие устройства.

Выводы и полезное видео по теме

С принципом действия и устройством теплового насоса, перерабатывающего энергию ветра, ознакомит следующий ролик:

Самодельный тепловой насос системы воздух-вода является одним из эффективных и недорогих устройств для дополнительного обогрева жилья. Изготовить и установить эту систему сможет любой желающий.

Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке. Возможно, у вас есть интересные сведения и фото по теме статьи? Задавайте вопросы, делитесь собственным мнением и полезными для посетителей сайта советами.

sovet-ingenera.com

расчет отопления, выбор оборудования и монтаж

Тепловой насос «грунт-вода» для дома

 

Из всех разновидностей тепловых насосов, существующих на сегодняшний день, системы «грунт-вода» имеют наибольшую эффективность. При этом, они самые дорогостоящие, требуют больших трудозатрат для создания, что существенно ограничивает популярность и распространение этих комплектов. Рассмотрим устройство систем «грунт-вода», их возможности и особенности эксплуатации. Работу теплового насоса «вода-вода» мы рассмотрели в этой статье, «воздух-вода» в этой и «воздух-воздух» здесь.

Исследования ученых показали, что на глубине около 1,5-2 м почва практически никогда не изменяет свою температуру, составляющую от 5°С, до 10°С и стабильно находящуюся в этих пределах. Это позволяет использовать ее в качестве низкопотенциального источника тепловой энергии для ТН.

Система, созданная на базе такого источника, не зависит от внешних факторов, в частности — от изменения климатических или погодных условий, понижения температуры и т. п. Единственная сложность — способ отбора тепловой энергии. Для этого используется обычная вода или (чаще) другой теплоноситель (антифриз, этиленгликоль), циркулирующий в трубах, погруженных тем или иным способом в грунт.

Основная проблема заключается в том, что для набора нужной температуры теплоноситель должен довольно длительное время находиться под землей, так как на выходе из испарителя он сильно охлаждается. Вопрос решается увеличением протяженности трубопровода, чтобы за время транспортировки потока он успевал нагреться до температуры грунта. Стабильность температуры почвы имеет очень положительное значение, так как появляется возможность отказаться от регулировки скорости циркуляции теплоносителя, настроив ее один раз при запуске системы в эксплуатацию.

Как работают тепловые насосы «земля-вода»

 

Конструкция ТН типа «грунт-вода» основана на обычном для подобного оборудования принципе действия холодильника (или, говоря более научным языком, на использовании цикла Карно). Нагрев теплоносителя (воды) происходит благодаря значительному повышению температуры при сильном сжатии паров хладагента (фреона), после чего производится сброс давления и испарение. При этом температура фреона сильно падает, и перед повторным циклом сжатия ее надо поднимать до рабочего значения.

Это происходит при помощи теплообмена с водой, циркулирующей под землей на глубине 30-50 см ниже уровня промерзания почвы. Устройство для такого получения тепловой энергии называется коллектором и представляет собой довольно обширный котлован глубиной 1,5-2 метра, в котором уложен трубопровод с теплоносителем и засыпан слоем грунта.

Другой вариант — вода циркулирует в скважине глубиной около 50-70 м, куда опущена петля из полиэтиленового трубопровода. Всего существует три типа подземных теплообменников:

  • вертикальный зонд (петля из трубы)
  • энергетическая свая (техническое сооружение или устройство, использующее способ зонда, но более эффективное и получающее большую тепловую мощность)
  • плоский коллектор

Все способы получения тепловой энергии грунта имеют свои достоинства и недостатки, о чем будет сказано позже.

Тепловой насос — это два теплообменника, работающие в параллельном режиме, соединенные между собой компрессором, повышающим давление на входе в конденсатор (теплообменник №1) и дросселем, сбрасывающим давление на входе в испаритель (теплообменник №2).

Конструктивно это два отделения, каждое из которых обеспечивает половинный цикл Карно. Фреон, циркулирующий в системе по замкнутому циклу, отдает тепловую энергию в систему отопления и ГВС дома, восполняя ее теплом, отобранным от грунта теплоносителем из скважины или коллектора. Оба отделения могут располагаться в одном корпусе, или быть установлены на расстоянии друг от друга, главное условие — стабильность работы и отсутствие потерь при следовании хладагента из одного теплообменника в другой.

Достоинства и недостатки

Достоинства систем «грунт-вода»:

  • стабильная и не зависящая ни от каких факторов температура источника тепловой энергии, обеспечивающая высокую эффективность комплекса
  • возможность использования систем в сложных климатических условиях, регионах с низкими зимними температурами
  • надежность и устойчивость работы системы
  • высокая долговечность грунтового теплообменника
  • универсальность работы системы — помимо отопления возможна организация ГВС дома

Существуют и недостатки:

  • высокая стоимость оборудования, большие трудозатраты на создание коллекторов или бурение скважин. В сочетании с общей дороговизной оборудования, такая система потребует финансовых вложений в 4-5 раз превышающих расходы на теплонасосы воздушного типа
  • большие объемы земляных работ, требующих либо больших площадей, либо бурения глубоких скважин. В обоих случаях вопрос упирается в административные проблемы, необходимость получения разрешений на использование земли и т.д.

Еще одна проблема — вымораживание участка земли, используемого под коллектор. Холодный фреон существенно охлаждает грунт, нарушая естественный температурный режим, что отрицательно сказывается на растениях. Вопрос решается погружением трубопроводов на большую глубину, но это автоматически увеличивает расходы.

 

Сложности с получением разрешений и большие трудозатраты являются причинами отказа большинства пользователей от идеи установить теплонасос «грунт-вода», хотя при наличии возможностей распространение этого типа ТН было бы гораздо шире.

Расчет мощности установки

Произвести полноценный расчет установки для неопытного человека, не имеющего специального образования — непосильная задача. Даже профессионалы испытывают немалые затруднения при выполнении расчетов, так как в процессе принимают участие многие факторы, которые необходимо учесть. Поэтому для предварительной оценки параметров теплового насоса надо либо обращаться к специалистам, что очень дорого (и надо их еще отыскать), либо использовать онлайн-калькулятор, способный заменить профессионалов совершенно бесплатно.

Можно также обойтись простыми прикидками.

Например, для подсчета площади, необходимой под коллектор, надо отапливаемую площадь умножить на 2 (для дома в 100 м2 площадь коллектора составит 100 × 2 = 200 м2). Подсчитать примерную мощность теплового насоса можно, принимая 0,7 кВт на каждые 10 м2 площади (для дома площадью 100 м2 потребуется система мощностью 7 кВт). По этим параметрам можно выбирать подходящее оборудование.

Топ-5 лучших насосов

Приобретение готового комплекта — дорогостоящее мероприятие. Стоимость теплового насоса относительно невысокой мощности начинается от 8000 долларов, а для крупных систем, сочетающих обогрев и ГВС, цена поднимется гораздо выше.

Подбор конкретной модели производится исходя из потребностей дома и возможностей владельца, поэтому рекомендовать какое-либо устройство нет смысла. Однако, обладая информацией о наиболее известных производителях, можно определиться в своих предпочтениях и ограничить выбор самыми лучшими фирмами.

Рассмотрим их подробнее:

FHP (США)

Надежное и экономичное оборудование от лидера среди производителей тепловых насосов.

MECMASTER ENERGI AB (Швеция)

Компания, создающая тепловое оборудование с 60-х годов прошлого века и имеющая собственные традиции, разработки и изобретения в этой сфере.

Avenir Energie (Франция)

Фирма, лидирующая среди подобных компаний и создающая широкий модельный ряд тепловых насосов.

Steinmann (Швейцария)

Традиционное европейское качество, полная сертификация всего оборудования и методик обогрева.

Viessmann (ЕС, Китай) 

Компания, делающая серьезные заявки на лидерство среди основных производителей тепловых насосов.

Перечисленные производители являются самыми заметными среди большого количества продавцов теплонасосов, полный перечень изготовителей подобного оборудования привести попросту невозможно.

Рекомендуемое оборудование

Стоимость установки

Монтаж системы обойдется в сумму, начинающуюся от 2000 долларов.

Этот предел подтверждают все специалисты, причем, все варианты упираются в состав и качество грунта, наличие монолитных горных пород или водоносных горизонтов. Чем выше сложность земляных работ, тем больше придется заплатить за создание отопительной системы, поэтому большинство пользователей пытается решать вопрос самостоятельно, по мере своих возможностей.

Как сделать тепловой насос «грунт-вода» своими руками

Цены на готовое оборудование таковы, что для большинства пользователей приобретение попросту недоступно. Пойти на такие расходы может только очень обеспеченный человек, но решением вопроса вполне может стать самостоятельное изготовление теплонасоса. В этом случае расходы упадут почти до нуля, но придется изрядно повозиться и побегать по инстанциям, чтобы получить разрешение на производство земляных работ. Если все вопросы административного порядка не являются проблемой, можно приступать к работам.

 

Бурение скважины

Создание коллектора или бурение скважины являются операциями, которые крайне сложно выполнить своими руками. Для этих работ приглашают специалистов с необходимой техникой. Все действия выполняются согласно заранее рассчитанным параметрам, в готовую скважину или коллектор погружается трубопровод, производятся все остальные действия. В результате должны остаться лишь два конца трубы, выходящие из земли или скважины. Впоследствии они будут присоединены к испарителю теплового насоса. После этого приступают к созданию контура с хладагентом.

Расчеты и сделать рабочие чертежи

Прежде всего, необходимо произвести расчеты и сделать рабочие чертежи. Предстоит большой объем работ, выполнять их наугад нецелесообразно. Создание проекта поможет тщательно продумать все рабочие моменты, позволит вовремя обнаружить ошибки и просчеты.

Купить оборудование

Вторым шагом станет приобретение всех элементов системы, которые изготовить самостоятельно нельзя. К ним можно отнести компрессор, блоки управления, насосы и прочие узлы системы.

Сборка теплонасоса

После этого приступают к непосредственному созданию теплонасоса. Для изготовления конденсатора потребуется бак из нержавейки объемом около 120 л. Бак разрезается в продольном направлении, впоследствии половинки надо будет сварить между собой, поэтому резать надо максимально аккуратно. Внутрь этого бака надо установить змеевик из медной трубки таким образом, чтобы жидкость, проходящая по ней, не могла смешиваться с содержимым бака.

Для изготовления змеевика трубку наматывают на отрезок трубы или иной предмет круглого сечения с подходящим диаметром. В верхней и нижней частях бака делаются по 2 отверстия для входа и выхода змеевика и теплоносителя из системы отопления дома.

Испаритель делается подобным образом, только объем бака надо брать меньше — около 80 л. Иногда вместо металлического бака используют пластиковые емкости, чтобы снизить образование конденсата на стенках.

Подключение компрессора

Для установки и подключения компрессора рекомендуется обратиться к специалисту по холодильным установкам. При создании фреонового контура надо учитывать разные мелочи и нюансы, которые известны только опытным мастерам. Самостоятельное выполнение пайки контура грозит появлением неточностей и ошибок, которые впоследствии обязательно дадут о себе знать. Кроме того, понадобится закачать в систему фреон, что также следует поручить опытному специалисту.

Система трубопроводов

Собранный контур присоединяется к системе трубопроводов со стороны испарителя и к системе отопления дома со стороны конденсатора. Эти работы довольно просты и доступны для самостоятельного выполнения. Подключается блок управления системой, после чего собранный тепловой насос запускается, проверяется на работоспособность, при необходимости производится исправление ошибок и устранение всех обнаруженных изъянов. Если никаких нареканий не имеется, то эксплуатация оборудования продолжается в рабочем режиме.

energo.house

схема и расчет теплового насоса

Использование низкопотенциального тепла окружающей среды для подогрева воды и отопления становится экономически выгодным при длительном использовании системы. Преградой широкому распространению подобных устройств является высокая начальная стоимость оборудования и его установки. Поэтому всегда актуален полный или частичный монтаж теплового насоса своими руками, позволяющий сэкономить значительные средства.

Рис. 1 Тепловой насос вода-вода в доме

Содержание статьи:

Принцип работы и схема теплового насоса вода-вода.

При создании тепловых насосов для отопления используется природное низкопотенциальное тепло воздушных масс, почвы и воды. Водяные виды поглощают тепловую энергию из скважин, колодцев, прудов и других открытых водоемов. Тепловой насос работает подобно холодильнику, который забирает тепло из холодильной камеры и выводит его наружу через внешний радиатор.

При монтаже первичный теплообменник с циркулирующим теплоносителем помещают в емкость с водой, из которой забирается тепло. Вода всасывается водяной помпой, проходит по системе труб и далее поступает в испаритель — в устройстве при нагреве жидкости происходит ее испарение. В испарителе теплоноситель передает тепло фреону, для которого небольшая положительная температура 6 — 8 С является точкой кипения, и газообразный хладагент поступает в компрессор.

Рис.2.Схема теплового насоса вода-вода

Там происходит его сжатие, приводящее к повышению температуры газа, и дальнейшая подача в конденсатор. В конденсаторе тепловая энергия от газа с температурой 40 — 70 С передается воде в системе отопления, охлажденный газ конденсируется и попадает в редукционный клапан (дроссель). Его давление понижается — это приводит к большему охлаждению газа до жидкообразного состояния, в котором он снова подается в испаритель. Система работает в круговом замкнутом циклическом режиме.

Расчет теплового насоса

Для конструкции системы своими руками в первую очередь необходимо выполнить расчет с учетом потребностей в тепловой энергии (насосы могут дополнительно использоваться для обеспечения горячего водоснабжения дома) и возможных потерь. Алгоритм расчета состоит из следующих операций.

  1. Вычисляется площадь отапливаемого помещения.
  2. Основываясь на полученных значениях определяется общее количество энергии, необходимой для отопления исходя из расчета 70 — 100 ватт на квадратный метр. Параметр зависит от высоты потолков, материала изготовления и степени теплопроводности дома.
  3. При обеспечении горячего водоснабжения полученное значение увеличивают на 15 — 20 %.
  4. Исходя из полученной мощности выбирается компрессор, производится расчет и проектирование основных узлов системы: трубопроводной магистрали, испарителя, конденсатора, электрической помпы и других узлов.

Комплектующие для системы отопления с тепловым насосом при самостоятельном изготовлении

Обычному домовладельцу довольно сложно конкурировать с промышленными тепловыми насосами отечественного и зарубежного производителя, тем не менее его монтаж и изготовление отдельных узлов не являются невыполнимыми работами. Основной задачей при устройстве теплового насоса остается правильность расчетов, ведь при ошибке система может иметь низкий КПД и стать неэффективной.

Компрессор

Для монтажа понадобится новый или б.у. компрессор в рабочем состоянии с невыработанным ресурсом подходящей мощности. Обычная мощность компрессора должна составлять 20 — 30% от расчетной, можно использовать стандартные заводские агрегаты для холодильников или кондиционеров спирального принципа действия, обладающие более высоким КПД по сравнению с поршневыми устройствами.

Испаритель и конденсатор

Для охлаждения и нагрева жидкостей их обычно пропускают через медные трубы, помещенные в емкость с теплообменником. Для увеличения площади охлаждения медная труба располагается в виде спирали, необходимая длина рассчитывается по формуле вычисления площади с делением на сечение. Объем теплообменного бака рассчитывается исходя из реализации эффективного теплообмена, обычное среднее значение — около 120 л. Для теплового насоса рационально использовать трубы для кондиционеров, которые изначально имеют спиральную форму и реализуются в бухтах.

Рис. З Медная труба и бак для теплообменника

Данный способ конструкции теплообменников многие изготовители тепловых насосов своими руками заменили на более компактный, используя теплообмен по принципу «труба в трубе». Стандартный диаметр пластиковой трубы для испарителя — 32 мм., в нее помещается медная труба диаметром 19 мм., испаритель термоизолируется, общая длина теплообменника около 10 — 12 м. Для конденсатора можно использовать 25 мм. металлопластиковую трубу и 12,7 мм. медную.

Рис 4. Сборка и внешний вид теплообменника из медных и пластиковых труб

Для увеличения площади и эффективности работы теплообменника некоторые умельцы скручивают косу из нескольких медных труб малого диаметра, перекладывают их тонкой проволокой и помещают конструкцию в пластик. Это позволяет получить на 10-метровом отрезке площадь теплообмена около 1 кубического метра.

Терморегулирующий вентиль

Правильно подобранное  устройство регулирует степень заполнения испарителя и в большой степени отвечает за производительность всей системы. К примеру, если поступление хладагента слишком велико, он не успеет полностью испариться, и в компрессор будут попадать капли жидкости, приводящие к нарушению его работы и понижению температуры газа на выходе. Слишком малое количество фреона в испарителе после увеличения температуры в компрессоре будет недостаточно для прогрева необходимого объема воды.

Рис. 5 Основное оборудование для теплонасоса

Датчики

Для удобства пользования, контроля работы, обнаружения неисправностей и настройки системы необходимо наличие встроенных температурных датчиков. Информация важна на всех этапах функционирования системы, только с ее помощью по формулам можно установить важнейший параметр смонтированного оборудования для водяных тепловых насосов — показатель эффективности СОР.

Насосное оборудование

При работе тепловых насосов забор и подача воды из скважины, колодца или открытого водоема происходит при помощи водяных помп. Могут использоваться погружные или поверхностные виды, обычно их мощность невелика, для подачи воды достаточно 100 — 200 Вт. Для контроля работы, защиты насосов и системы дополнительно монтируются фильтры, манометр, водяные счетчики и простейшая автоматика.

Рис. 6 Внешний вид собранного своими руками теплонасоса

Сборка теплового насосного оборудования своими руками не представляет больших трудностей при умении обращаться со специальным инструментом для сварки и пайки меди. Выполненная работа поможет сэкономить значительные средства – затраты на комплектующие составят около 600 у. е., покупка промышленного оборудования обойдется в 10 раз дороже (около 6000 у. е.). Собранная своими руками конструкция при правильном расчете и настройке имеет эффективность (СОР) около 4, что соответствует промышленным образцам.

Советуем почитать: Тепловой насос своими руками рабочие варианты

Возможно вам также будет интересно почитать:

Пользуясь сайтом oBurenie.ru вы автоматически соглашаетесь с политикой конфиденциальности для использования любых доступных средств коммуникации таких как: комментарии, чат, форма обратной связи и т.д.

oburenie.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о